Радиолампы

Внимание! Все статьи, размещённые в этом разделе взяты из книги "Хрестоматия радиолюбителя" (составители В.А.Бурлянд, И.П.Жеребцов). Поэтому если у вас имеется эта книга, уйдите из-за компа и почитайте её. Граждане, читайте книги!

Содержание: Общие сведения Ламповые диоды Триоды Параметры триодов Тетроды и пентоды Комбинированные лампы Конструкции радиоламп Условные обозначения электронных ламп

Общие сведения

Наверх

Название прекрасно подчёркивает основную черту радиолампы как прибора, работа которого построена на использовании движения электронов. В металлах имеется много полусвободных, то есть слабо связанных с атомами, электронов. Эти электроны находятся в постоянном движении, точно так же, как находятся в постоянном движении и все частицы вещества – молекулы. Эти постоянно движущиеся свободные электроны назвали «электронным газом».

Движения электронов хаотичны, словно рой комаров в воздухе.

Если же скорость электронов увеличить, то они начинают вылетать за пределы тела – атомы уже не могут удержать их в металле. Но при нормальных условиях этого не происходит, так как скорость электронов недостаточна для вылета, хотя она и имеют приличные показатели (до 100 км/сек).

Электронная эмиссия. Каким же способом увеличить скорость электронов? Как известно, можно увеличить за счёт увеличения температуры тела.

Для разных веществ существуют разные скорости вылета электронов. Для вольфрама, например, она равна 1270 км/сек, такую скорость электроны достигают при температуре более 2000 К.

Испускание электронов нагретым металлом называется термоэлектронной эмиссией.

Как же нагреть металл до столь высокой температуры? Ответ прост – используем тепловое действие электрического тока. В радиолампах нагреваемому металлу придают вид тонких нитей, накаливаемых электрическим током. Эти нити называют нитями накала, а нагревающий их ток – током накала.

Как было сказано, температура нужна высокая, не каждый металл выдержит такую температуру. Нить первых ламп делалась из чистого вольфрама, а поскольку она нагревалась до высокой температуры, она начинала светиться, отчего такие приборы и стали называть «лампами».

Естественно, такое свечение обходилось большими затратами энергии (по закону сохранения энергии).

Но был найден путь уменьшения тока накала. Исследования показали, что если покрыть вольфрам некоторыми другими металлами или окислами, то вылет электронов облегчается. Для вылета требуются меньшие скорости, следовательно, требуется и меньший нагрев нити, значит, такая нить будет потреблять меньший ток накала. Современные оксидированные нити накала испускают электроны уже при температуре 700-900 K, то есть при малозаметном оранжево-красном накале. Это уменьшило ток накала, в среднем, в 10 раз.

Процесс покрытия нитей накала облегчающими эмиссию составами называется активированием, а сами нити носят название активированных. Такие нити накала хороши во всех отношениях, кроме одного: они боятся перекала.

Если активированную нить перекалить, то нанесённый на неё слой активирующего вещества улетучится; вследствие этого нить потеряет способность испускать электроны при низкой температуре. Про такую лампу говорят, что она «потеряла эмиссию». Нить накала такой лампы светит, но электронов не испускает.

Потерявшую эмиссию лампу можно было бы заставить работать, доведя накал её нити до более высокой температуры (до белого свечения). Но нити современных ламп делаются очень тонкими, поэтому, вследствие распыления металла, перегорают.

Катоды.

Нить накала является в электронных лампах излучателем электронов. В практических Схемах нити накала всегда соединяют с отрицательным полюсом (минусом) основного источника питания, почему они и называются катодами.

Однако раскаленная нить не всегда служит непосредственным, излучателем электронов. Иногда она используется только в качестве источника тепла, с помощью которого разогревается другое металлическое тело, являющееся источником нужных для работы лампы электронов. Иначе говоря, функции подогрева и излучения электронов не всегда бывают объединены, т. е. нить накала не всегда бывает катодом.

Так, например, если катод выполнен в виде тонкой нити, ее удобно питать постоянным током от гальванических элементов или от аккумулятора, так как для ее накала требуется небольшой ток. Но для питания переменным током тонкие нити накала не годятся.

Для нормальной работы электронных приборов надо, чтобы катод все время излучал одинаковое количество электронов. Для этого его температура должна поддерживаться строго постоянной. При питании нити от батарей или аккумуляторов это условие выполняется. Но при питании нити переменным током оно уже не может быть соблюдено. Переменный ток 100 раз в секунду (дважды в течение каждого периода) достигает наибольшей величины и столько же раз уменьшается до нуля. Очевидно, что и температура нити накала будет испытывать колебания в соответствии с изменениями величины тока, а вместе с тем будет изменяться и количество излучаемых электронов.

Правда, вследствие тепловой инерции нить не успеет полностью охладиться в те мгновения, когда ток переходит через нулевое значение, но все же колебания ее температуры и величины электронной эмиссии оказываются очень заметными. Это обстоятельство не позволяло раньше пользоваться таким удобным источником тока, как осветительная сеть, для питания электронных ламп. Решение этого вопроса дала реализация предложения нашего ученого А. А. Чернышева об устройстве подогревного катода.

В настоящее время такие катоды применяют во всем мире. Большая часть электронных приборов всех типов предназначена для питания от сети переменного тока и имеет подогревные катоды.

В подогревном катоде нить накала не является источником излучения электронов. Непосредственный излучатель электронов лишь подогревается ею. Отсюда и произошло название - «шодогревный» катод. Масса излучателя делается достаточно большой, для того чтобы он не успевал охладиться во время уменьшения величины подогревающего тока.

Такие катоды не могут давать эмиссию немедленно после включения тока накала, их разогрев занимает примерно от 15 до 30 сек.

Конструкции подогревных катодов бывают различными, но принцип их устройства, в общем, одинаков. В современных конструкциях ламп нить подогревателя обмазывают составом, который после соответствующей обработки затвердевает, покрывая подогреватель теплостойкой оболочкой, обладающей достаточно хорошими изоляционными свойствами при высокой температуре. На подогреватель надевается цилиндрик из никеля, покрытый снаружи слоем оксида, являющиися собственно излучателем электронов - катодом. У таких катодов имеются три вывода - два от концов подогревающей нити и один от излучателя. Первые два обычно называются выводами нити накала, а третий - выводом катода.

Цилиндрическая форма подогревного катода наиболее распространена, но не является единственной. В электронно-лучевых трубках применяют катод в форме стаканчика, дно которого снаружи покрыто оксидом.

Если излучателем электронов является сама нить накала, то такой катод называют катодом прямого накала; если же нить только подогревает излучатель, то подобное устройство называют катодом косвенного подогрева или косвенного накала.

Вакуум.

Каждый, кто видел электронную лампу, знает, что она заключена в стеклянный или металлический баллон, из которого выкачан воздух. Внутри баллона воздух чрезвычайно разрежен. Давление воздуха на поверхности земли равно примерно 760 мм рт. ст., а давление воздуха внутри баллона электронной лампы составляет всего лишь около 10-7 мм рт. ст. и даже меньше, т. е. примерно в 10 млрд. раз меньше. Такую степень разреженности называют высоким вакуумом (вакуум по-русски значит пустота).

Для чего нужен вакуум в электронной лампе? 1.Для предотвращения перегорания нити накала, вследствие окисления кислородом, содержащимся в воздухе. 2.Для беспрепятственного движения электронов внутри лампы, так как, в противном случае, электроны сталкивались бы с молекулами .

Сначала вакуум создаётся насосами, а затем в баллон засыпают поглотители воздуха – геттеры, сделанные обычно из магния или бария. Дело в том, что с помощью насосов невозможно создать глубокий вакуум. Геттеры же, при нагревании, поглощают оставшийся воздух. Серебристый или тёмно-металлический налёт, видимый на баллонах стеклянных ламп, - осевшие после нагревания геттеры (для распыления внутри баллона их нагревают током высокой частоты).